«Прошло более полвека со дня присуждения А. Вернеру
Нобелевской премии за созданную им координационную теорию. Плодотворность ее
ощущается все время, и с помощью современных методов исследований в области
строения молекул обнаруживаются новые факты, неизменно укрепляющие оставленное
Вернером научное наследство. Что касается практического значения реакций
комплексообразования, то сейчас трудно назвать отрасль химической промышленности,
в которой они хоть в какой‑то мере не участвовали бы.
Я полагаю, что работы А. Вернера во всей их совокупности до
сих пор еще не оценены полностью, но при всех обстоятельствах богатейшая
химическая жизнь этого великого ученого вызывает удивление и глубокую
благодарность».
Альфред Вернер родился 12 декабря 1866 года в городе Мюлузе
(Эльзас). Он был четвертым ребенком в семье токаря Жана Адама Вернера.
Его мать, Саломея Жанетта Вернер, происходила из богатой
протестантской семьи. Домашние «бразды правления» находились у нее в руках. В
шесть лет мальчик пошел в начальную школу. Уже тогда проявились его
поразительные способности, учитель часто говорил ему: «Ах, Альфред, если бы ты
только захотел, то мог бы стать первым учеником».
В 1878 году Альфред окончил начальную школу. После этого
юноша поступает в Техническое училище. Здесь Альфред входил в число лучших
учеников – он учился увлеченно, можно сказать вдохновенно. Именно в училище
Вернер увлекся химией. В домашних условиях он начал проводить химические опыты.
Вместе с тем юный ученый интересовался литературой, искусством и в особенности
архитектурой.
Незадолго до окончания училища Вернер написал свое первое
научное сочинение «Сообщение о мочевой кислоте и о рядах теобромина, кофеина и
их производных» (сентябрь 1885 года).
Интересно, что об этой работе Вернер вспомнил в речи по
случаю присуждения ему Нобелевской премии: «Не имея никаких собственных
экспериментальных данных, я просто скомпилировал работы о соединениях мочевой
группы, которая, как я полагал в своем юношеском энтузиазме, воплощала в себе
всю органическую химию… Я пошел к директору химической школы в Мюлузе
профессору Эмилио Нелтингу… и показал ему работу. Он взял ее и велел мне прийти
через восемь дней. Точно в назначенный срок я пришел, полный радужных надежд. И
хотя профессор высказал много хвалебных слов о моей работе, он не скрыл от
меня, что переворота в органической химии я не произвел и что мне еще предстоит
много учиться. Я был до известной степени удовлетворен его отзывом и немедленно
спросил, сколько, по его мнению, мне потребуется времени, чтобы стать
профессором. Он улыбнулся и ответил, что придется запастись терпением лет на
семь‑восемь».
В октябре 1885 года Альфреда призвали в германскую армию в
качестве «одногодичного вольноопределяющегося». Отслужив ровно год в городе
Карлсруэ Вернер тотчас же уволился из армии.
Альфред решил продолжить образование в Цюрихском
политехникуме – одном из самых передовых учебных заведений в Европе. Осенью
1886 года он успешно сдал экзамены. В то время в политехникуме преподавали
такие крупные химики, как А. Ганч, Г. Лунге, Г. Гольдшмидт, Ф. Тредуэлл. Вернер
всю жизнь с теплотой и благодарностью вспоминал этих учителей, давших ему
превосходную школу. Успеваемость Альфреда была высокой, хотя позднее он говорил:
«Мои учителя и однокурсники знали меня как не всегда усердного, но всегда
веселого студента». На последнем, четвертом, курсе Вернер решил
специализироваться в области органической химии. В дипломной работе подробно
описал синтез некоторых органических и неорганических соединений. В августе
1889 года Вернер окончил Цюрихский политехникум и получил звание технического
химика.
По предложению одного из преподавателей профессора Г. Лунге,
Альфред стал внештатным (неоплачиваемым) ассистентом в его химико‑технической
лаборатории. «Возможно, лучше бы мне пойти на фабрику, – писал он
отцу, – но признаюсь, что я считаю ученую карьеру своим призванием».
Тогда же под руководством профессора А. Ганча Вернер начал
свою докторскую диссертацию. Учителя и ученика сравнивает Г. Кауффман: «Во
многих отношениях эти два человека представляли собой резкую противоположность.
Ганч был худощав, сдержан, умерен в своих житейских потребностях и всегда себя
держал в руках. Вернер, напротив, был склонен к полноте, общителен, любил табак
и алкоголь, временами был слишком эмоциональным и даже экспансивным».
Вернер всю жизнь был благодарен Ганчу. Свой капитальный труд
«Учебник стереохимии» (1904) он посвятил с благодарностью своему учителю.
В 1890 году в «Докладах Немецкого химического общества»
появилась статья Ганча и Вернера «О пространственном расположении атомов в
азотсодержащих молекулах». Ганч признавал, что «опубликованная теория во всем
существенном является духовной собственностью А. Вернера, который совершенно
самостоятельно со всей ясностью сформулировал ее основные положения со всеми
важнейшими выводами».
В этой теоретической части докторской диссертации Вернера
впервые получила прочную научную основу стереохимия азотсодержащих соединений.
Вернер впервые высказал идею, что «три валентности атома азота в некоторых
соединениях направлены к углам тетраэдра, четвертый угол которого занимает сам
атом азота».
Защита докторской диссертации Вернера состоялась в октябре
1890 года в Цюрихской высшей школе. Один из оппонентов, профессор А. Абелянц,
отметил в своем отзыве, что докторская диссертация Вернера – «выдающееся
достижение», так как она не только внесла крупный вклад в объяснение хорошо
известных случаев изомерии, но и привела к открытиям новых стереоизомерных
азотсодержащих соединений.
Цюрихская высшая школа присудила Вернеру степень доктора
философии «с особым признанием замечательных успехов». После защиты диссертации
ученый полон оптимизма: «Я начинаю занимать свое место среди химиков нашего
времени, и, если небо сохранит мне здоровье, я собираюсь превзойти их всех,
одного за другим, так как слава – не пустое слово. Это личное удовлетворение
человека, которое столь необходимо в моменты слабости».
В 1890–1891 годах Вернер занимался исследованием
стереоизомерии производных бензгидроксамовой кислоты. Благодаря полученным
экспериментальным данным, ученый сумел показать существование геометрической
изомерии у некоторых производных бензгидроксамовой кислоты.
Большой интерес представляла теоретическая часть этой работы
«К теории сродства и валентности». Вернер выдвинул оригинальные идеи о
химическом сродстве: «сродство есть сила притяжения, действующая из центра
атома равномерно ко всем частям его шарообразной поверхности». Принимая атом
«ради простоты» шарообразным, он рассматривал его как определенную
пространственную часть «единой материи».
В октябре 1891 года Вернер представил на суд Высшему
швейцарскому ученому совету конкурсную работу и просил разрешить ему
преподавание химии в Цюрихском политехникуме. Не дожидаясь его решения, ученый
отправляется в Париж, где начал работать в термохимической лаборатории М.
Бертло в «Коллеж де Франс».
«От Бертло в Париже, – вспоминал впоследствии
Вернер, – я узнал, что вполне возможно разрешать химические проблемы на
основе концепций, отличающихся от тех, которые признавались в то время». Здесь
Вернер выполнил первое исследование по неорганической химии «Об основном
нитрате кальция».
Весной 1892 года Вернер покинул гостеприимную Францию. В
январе того же года Высший швейцарский ученый совет, рассмотрев его «конкурсную
работу», признал, что ученый вполне достоин звания приват‑доцента. Вернувшись в
Цюрих, ученый получил, наконец, возможность читать лекции перед студенческой
аудиторией родного политехникума.
29 сентября 1893 года, всего в 27 лет, Вернера избрали
профессором Цюрихской высшей школы. Это было признание способностей молодого
ученого, что подтвердила появившаяся вскоре его знаменитая координационная
теория.
В 1893 году немецкий «Журнал неорганической химии»
опубликовал статью Вернера на 63 страницах «О строении неорганических
соединений», ознаменовавшей новую эпоху в развитии представлений о природе и
строении комплексных соединений. В ней автор мастерски изложил теорию,
позволившую объяснить особенности строения значительного класса веществ – координационных,
или комплексных, соединений.
По мере развития химии, открытия и изучения все новых и
новых соединений ученые все чаще стали сталкиваться с координационными
соединениями. Для объяснения их строения и свойств Вернером была разработана
координационная теория, в основу которой легли положения стереохимии и теории
электролитической диссоциации. По Вернеру, комплексные, или координационные,
соединения построены следующим образом: в центре молекулы находится один атом
или ион металла. Вокруг него расположены атомы и их группы, связанные с
центральным атомом координационными связями. Эти атомы и группы называются
лигандами. Типичные лиганды – анионы кислот (кислотные остатки) и некоторые
нейтральные молекулы (обычно небольшого размера, содержащие атомы кислорода,
азота, фосфора, серы и др.). Наиболее распространенные лиганды в комплексных
соединениях – вода, аммиак, оксид углерода.
Общее число молекул или ионов, непосредственно связанных с
центральным атомом, называется координационным числом. Известны молекулы с
координационными числами от 1 до 12 (чаще всего встречаются 4 и 6). Лиганды
вместе с центральным атомом образуют внутреннюю сферу комплекса. Известны
координационные соединения, состоящие только из внутренней сферы, например
карбонилы железа, никеля, хрома. Но в большинстве случаев вокруг внутренней
сферы образуется еще и внешняя – из ионов, не связанных непосредственно с
центральным атомом или ионом. Эти ионы обычно располагаются по вершинам
правильных многогранников вокруг внутренней сферы и во многих химических
реакциях участвуют различным образом: внутренняя сфера – как один многозарядный
ион, внешняя сфера – как обычные ионы. Простейший пример такого
координационного соединения – ферроцианид калия.
Вернер распространил стереохимические представления на
область комплексных соединений. Созданная им координационная теория позволила
представить пространственное строение этих соединений. Ученый предположил, что
комплексные соединения с координационным числом 6 имеют пространственное
строение октаэдра, а с координационным числом 4 – плоского квадрата.
В 1911 году Вернер обнаружил предсказанные ранее оптически
активные неорганические изомеры – соединения кобальта, хрома, железа. Это было
крупным успехом координационной теории. Оптическая активность перестала быть
специфическим свойством молекул с асимметрическим атомом углерода. Вернер
составил грандиозную программу изучения нового класса соединений и сумел силами
своей научной школы заложить основу химии координационных соединений. Работы
Вернера наметили пути дальнейшего развития неорганической химии и выявили
общность в эволюции представлений о структуре и свойствах органических и
неорганических веществ.
На основе координационной теории в наши дни объясняется
химическое строение таких важных веществ, как хлорофилл, гемоглобин, лаки,
ферменты.
Научные интересы Вернера не ограничивались разработкой
проблем химии координационных соединений. В 1905 году он предложил близкий к
современному вариант длиннопериодной системы химических элементов, а в 1907 году
разработал новую теорию кислот и оснований которая стала важной предпосылкой
создания в двадцатые годы теории кислотно‑основного катализа.
В 1913 году Вернер был удостоен Нобелевской премии «в знак
признания его работ о природе связей атомов в молекулах, которые позволили по‑новому
взглянуть на результаты ранее проведенных исследований и открыли новые
возможности для научно‑исследовательской работы, особенно в области
неорганической химии».
Со свойственной ему прямолинейностью цюрихский профессор
заявил: «Я никогда не отвергал мысль, что когда‑нибудь это произойдет. Но я не
ожидал, что это будет в этом году. Я знаю, что работал весьма тщательно.
Химические исследования всегда были для меня удовольствием. И я испытывал ни с
чем не сравнимое наслаждение, когда мне удавалось на основании размышлений
прийти к новым выводам, которые можно было подтвердить экспериментально».
Своим многолетним трудом Вернер подвел прочный
экспериментальный фундамент под созданное им координационное учение, утвердил
его в науке, превратил из гипотезы в строгую, всесторонне обоснованную теорию.
Из‑под его пера вышли 174 печатные работы, освещающие экспериментальные
исследования, две монографии, сыгравшие большую роль в развитии науки, и много
научно‑популярных статей.
Вернер женился 1 октября 1894 года. Его суженой стала 21‑летняя
Эмма Вильгельмина Гискер, приемная дочь протестантского пастора. Через три
недели после свадьбы ученый принял швейцарское гражданство как лицо
«безупречной репутации с годовым доходом 4000 франков».
В 1897 году в семье Вернеров родился сын, которого назвали
Альфредом Альбертом Юлиусом, или, по‑домашнему, Фреди. После его рождения по
проекту ученого был построен комфортабельный особняк. Весной 1898 года Вернеры
вселились в этот прекрасный дом, в котором ученый жил до самой смерти.
В 1902 году в семье Вернера родился второй и последний
ребенок – дочь Иоганна Эмма Шарлотта. Вернер души не чаял в детях. Во время
каникул родители с детьми отправлялись на один из горных курортов. В то время
ученый сильно увлекался альпинизмом. В молодые годы Вернер был также завзятым
конькобежцем, увлекался и парусным спортом.
Уже в зрелом возрасте ученый увлекся охотой. В последние
годы жизни он часто проводил свободное время в обществе своих друзей, играл на
бильярде, в шахматы, карты.
Вскоре после получения Нобелевской премии самочувствие
Вернера заметно ухудшилось. Диагноз врачей был неутешительным – общий
атеросклероз. Болезнь медленно, но неуклонно прогрессировала. 15 ноября 1919
года Вернер скончался.